仕事率とは、一定期間内にどれだけの作業が行われるかを示す指標です。数学的には、仕事率を時間に対する仕事量の比率で表します。
P = 重量/トン
説明:P = 電力(ジュール/秒 = ワット)、W = 仕事(ジュール)、t = 時間間隔(秒)
この式に基づくと、仕事率が大きいほど出力も大きくなると結論づけられます。逆に、仕事率が小さいほど出力も小さくなります。仕事率とは、仕事が行われる速度のことです。
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電力はスカラー量です。電力のSI単位はジュール/秒です。ジュール/秒はワット(略称W)に相当し、ジェームズ・ワットに敬意を表して名付けられました。電力の英国帝国単位はフィートポンド/秒です。
この単位は実用上小さすぎるため、より大きな単位である馬力(hpと略記)が使用されます。1馬力 = 毎秒550フィートポンド = 764ワット = ¾キロワット。
仕事量は、電力×時間という単位、例えばキロワット時(kWh)で表すこともできます。1kWhは、1キロワットの一定電力で1時間行われた仕事量を指します。
1. 50 kg の人が10 メートルの高さの階段を 2 分で駆け上がります。重力加速度( g) は 10 m/ s 2です。動力を求めます。
既知:
質量(m) = 50 kg
高さ(h)=10メートル
重力加速度(g) = 10 m/ s²
時間間隔( t) = 2分= 2 (60) = 120秒
求む:パワー(P)
解決策:
べき乗の公式:
P = W / トン
P =電力、W =仕事、t =時間
仕事の公式:
W = F s = wh = mgh
W =仕事、F =力、w =重さ、d =変位、h =高さ、m = 質量、g =重力加速度
W = mgh = (50)(10)(10) = 5000ジュール。
P = W / t = 5000 / 120 = 41.7ジュール/秒。
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2. 60 kg の人が 5 メートルの高さの木に 10 秒で登るのに必要な動力を計算します。重力による加速度は 10 m/s 2です。
既知:
質量(m)= 60 kg
高さ(h) = 5メートル
重力加速度(g) = 10 m/ s²
時間間隔(t)=10秒
求む:パワー
解決策:
仕事 :
W = mgh = (60)(10)(5) = 3000ジュール
力 :
P = W / t = 3000 / 10 = 300 ジュール/秒
3. 出力300ワット、周期5分で5回転する回転式コメディ。消費エネルギーは…
A. 15 kJ
B. 75 kJ
C. 90 kJ
D. 450 kJ
既知:
電力(P)=300ワット=300ジュール/秒
期間(T)=5分=5(60秒)=300秒
回転数 = 5
求む:ロータリーコメディで使用されるエネルギー
解決策:

正解はDです。
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- 力による問題と解決策によって作業が行われた
- 仕事と運動エネルギーに関する問題と解答
- 仕事と機械エネルギーの原理に関する問題と解答
- 重力ポテンシャルエネルギーの問題と解決策
- 弾性ばねのポテンシャルエネルギーに関する問題と解決策
- 電力問題とその解決策
- 自由落下運動における力学的エネルギー保存則の適用
- 自由落下運動における上下運動への力学的エネルギー保存則の適用
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